含有协变量的非线性地下水优化管理模型研究

地下水管理模型在水资源开发利用与管理中起着重要的作用,但由于地下水循环过程和作用关系极其复杂,从而导致相关模型的实际应用效果欠佳。针对地下水位与泉流量、河沟排泄量和地下水蒸发量之间的变化关系,建立了数学表达式,并将其嵌入到地下水系统模拟模型中,继而建立了含有协变量的非线性地下水优化管理模型。通过在典型的假想地下水系统中的合理性检验,认为所提出的理论和方法是正确的。

遗传算法在非线性地下水经济管理模型中的应用

通常采用基于梯度的数学规划方法求解地下水管理模型，如线性规划和非线性规划。但对于高度非线性、非凸的优化问题，尤其是涉及到经济或环境的地下水管理模型，传统方法难以有效地寻找全局最优解。本文介绍了一种求解非线性地下水资源管理模型的遗传算法，并以山东羊庄盆地分布参数地下水系统非线性管理模型为例，给出了用遗传算法在求解这类问题的一般步骤。结果表明该方法能快速有效地找到全局最优解。

地下水-地表水集成模型研究进展

地下水-地表水交互过程涉及物质运移与能量传输,对流域水文生态环境有着直接影响,已成为近年来水文地质等领域的研究热点。研究表明,地下水-地表水集成模型是研究地下水与地表水交互的有效手段。通过回顾近年来地下水-地表水集成模型的相关研究,概述了地下水-地表水集成模型分类、模型误差来源、模型应用、面临挑战与发展趋势等5方面内容。其中,地下水-地表水集成模型根据耦合方案可分为完全耦合模型和松散耦合模型;模型误差来源主要包括地形处理方案、驱动数据、模型参数化方案、人为因素和认知的有限性等5类;目前,集成模型广泛应用于气候变化和人类活动影响下的地下水-地表水规律变化以及水资源管理与优化配置方面的研究。随着水文学研究的深入发展,地下水-地表水集成模型面临着基础数据需求增大、硬件平台要求提高、模拟范围难以准确把握和学科交叉趋势明显等挑战;未来集成模型将向拓宽参数获取渠道、提高模型计算效率和加强不同学科融合等方面发展。

非线性多含水层地下水越流系统水资源优化管理模型研究

提出了非线性多含水层地下水越流系统水资源管理的方法。内容包括非线性系统水资源管理的基本理论、算法原理、程序软件设计和理论检验，并把这一方法应用到唐山市以防治岩溶地面塌陷为目的的水资源管理中。

地面水与地下水联合调度非线性模型的求解方法

本文采用试验选优方法对地面水与地下水联合调度非线性模型进行求解，同近似规划相比可大大节省计算机运算时间，为复杂的大型地面水与地下水联合调度系统优化提供了一条新的途径．同样也为其他复杂的非线性模型求解提供了一个新的方法．

非线性组合模型在库岸边坡地下水位预测中的应用

根据某库岸边坡地下水位的监测资料,建立了地下水位预测的时间序列法和速率分析法,在此基础上构建了非线性组合预测模型。各模型的预测结果分析表明:非线性组合模型的精度高于单一预测模型,是一种较好的库岸坡体地下水位预测方法,非线性组合预测模型的应用,为库岸边坡稳定性的长期预测提供创造了条件。

区域地下水、地面水联合利用的非线性规划管理模型及其应用

本文针对我国北方井灌区普遍存在地下水资源不足的问题,以供水总费用最低为目标,研究建立了区域地下水、地面水联合利用的非线性规划管理模型.并将该模型在商丘管理区进行了实际应用,对当地合理开发利用地下水资源和引黄工程规划具有重要的参考价值.

饲草料基地地下水管理的线性规划模型

察哈尔滩位于内蒙阿拉善荒漠草原东部,是以地下水做灌溉水源的一个重要饲草料基地。它对阿拉善盟畜牧业发展起着十分重要的作用,我们在进行水文地质勘探、水资源评价的基础上,用数学规划法建立了井点规划、地下水管理、灌溉规划等模型。本文仅讨论地下水管理模型。地下水管理模型是由确定各种备选策略的有效决策变量数量关系的目标函数及制约决策变量的约束方程组成。目标函数可用显式经济指标(效益、费用等)或隐式经济指标(开采量,降深等)表示。约束方程有包括经济技术、政治、法律、生态。

非线性多层含水系统地下水资源管理的响应矩阵方法

本文把只适用于线性地下水系统资源管理的响应矩阵方法推广到非线性地下水系统之中．讨论了非线性多层含水系统水资源管理的基本理论和算法原理，编制了程序软件并进行了理论检验．对于把潜水系统用承压水系统近似代替进行水资源管理这一作法的不适用性进行了分析．由于非线性地下水系统在自然界中普遍存在，因此，本文的研究成果具有良好的应用意义。

用遗传算法求解地下水资源管理模型

首先介绍了遗传算法的基本原理，以山东省羊庄盆地为例，在建立地下水模拟模型的基础上，用嵌入法建立分布参数地下水系统管理模型，将遗传算法用于求解该管理模型．通过有限单元法与遗传算法耦合表示水位约束，采用罚函数的方法处理约束条件．对于同一管理问题，与线性规划求解的结果十分接近，说明遗传算法是求解地下水管理模型的一种有效方法．

基于水文地质信息的地下水流场建模及预测

本项研究的核心在于地下水流场的建模与预测。它基于水文地质信息,渗透了地下水流动的物理机制和数学模型的深层探视。影响地下水流场的主要因素都被探讨了,那包含了地下水的源头和终点、地层的次生孔隙度以及孔隙流体的动力学性质等多个方面。依托这些理论,使用相关数据配合地下水数值模拟方法,一个立体且数字化的地下水流场模型面世了。这个模型能详细展现出地下水流场在时间和空间上的具体分布,可说充满真实感和可信度。在预测实验的一系列测试中,此模型未来地下水动态变化的预测能力显而易见,预测精度出众。通过对比实际监测数据,模型预测的地下水流速和流方向与实际情况吻合良好,验证了该模型的可靠性和具有实用价值。本研究的结果对于理解和预测地下水流动,以及地下水资源的管理和保护具有重要的指导意义。

地下水管理模型求解方法综述

地下水管理模型求解方法的研究是目前地下水管理领域的热点问题。本文从地下水管理模型传统优化算法和现代智能优化算法等方面进行了评述,着重讨论了目前应用较广泛的求解非线性地下水系统的优化算法,如遗传算法、模拟退火算法、人工神经网络算法等;阐述了地下水监测网优化设计研究以及多目标地下水管理模型的求解方法。最后指出应加强地下水动态规划管理模型和地下水系统随机管理模型的求解技术的研究。

基于生态用水的地下水系统模拟与优化管理模型

通过对地下水系统与生态用水相互作用过程的研究,把生态用水作为重要的用水项目纳入到地下水系统模型考虑范畴,兼顾地下水的经济、环境和生态功能三者统一,在吉林省大安试验区建立了基于生态用水的地下水系统三维模拟与优化管理模型。采用该模型,分别模拟出试验区1998年和1999年地下水系统水资源各项均衡量,并确定了2000年地下水最佳开采利用方案,实现了地下水资源持续高效利用,取得了良好的经济、生态和社会效益。

两种智能算法在求解地下水管理模型中的对比

分别将禁忌搜索和遗传算法与地下水流模型MODFLOW和地下水溶质运移模型MT3DMS相耦合,并将其应用于求解地下水资源优化管理模型。在概述两种智能算法基本原理和地下水管理模型组成的基础上,结合两个理想的应用实例,从优化结果和计算效率两个方面对禁忌搜索和遗传算法进行了对比分析。在两个实例中,禁忌搜索分别以高于遗传算法10倍和27倍的计算效率得到了减少抽水流量约160 m3/d和节约治理成本约47万元的治理方案。结果表明,禁忌搜索在求解地下水管理模型中具有较好的应用前景。

沿海地区地下水模拟优化管理模型

针对中国一些沿海地区地下水超采及由此带来的海水入侵问题,将地表水补给、抽水量及地下水位等相嵌在一起,建立了沿海地区地下水模拟优化管理模型。将人工鱼群算法和基于MODFLOW2000的变密度地下水流及溶质运移模型耦合起来,对沿海地区地下水模拟优化管理模型进行求解。以山东省威海市节水示范区为例,验证模型的有效性和可靠性。结果表明,10、11、12月份抽水量最大,以后至第2年5月份依次是减少的;从区域分布上看,在临海区域1号井处抽水量是3500～1120m3/月,在其它井处是6540～2920m3/月;与现行方案相比,增加总有效供水1990m3,地下水平均水位升高0.29m,海水入侵问题能够得到解决。计算结果合理可行,为沿海地区地下水资源的科学管理和持续利用提供可靠依据。

包头市地下水-地表水联合调度多目标管理模型

运用管理模型对地下水和地表水资源优化调度 ,解决包头市水资源短缺问题。首先建立双层含水层地下水流数值模拟模型 ,并求得地下水系统单位脉冲响应函数。考虑水资源与社会、经济和环境的关系 ,构建地下水 -地表水联合调度多目标管理模型。决策变量为潜水和承压水开采量、各地表水厂向各管理子区的供水量 ,主要目标为最大限度完成工业总产值、供水费用最小、最优控制地下水位和尽量满足农业灌溉用水。模型归结为求解线性目标规划问题。结果表明 ,优化总供水量为 6663 8 9× 1 0 4 m3·a- 1 ,其中地下水供水量为 1 3 5 0 6 2× 1 0 4 m3·a- 1 ;优化方案最大限度地满足规划需水量 ,使有限的水资源发挥最大的经济效益 ;通过对地下水开采量的控制 ,地下水流场趋于合理。

地下水管理模型在我国实践中存在问题的讨论

文章指出我国地下水资源管理方面的成绩，同时讨论了近年来在这一领域中存在的一些倾向．作者对地下水资源进行优化管理不同于纯经济领域管理的特点，地下水管理模型建立中如何正确处理当地地下水初始流场，求解响应矩阵元素以及选择激励脉冲大小等问题，分别提出了自己的看法．

基于单位脉冲-海水入侵响应矩阵的地下水管理模型及应用

分析了目前我国地下水管理模型研究的现状,针对我国沿海城市普遍存在的海水入侵问题,提出了建立单位脉冲-海水入侵响应函数的思路和方法,并以此为基础构筑大连市地下水系统管理模型,针对现状开采井布局制定两个优化管理方案:一个是在满足各约束条件下获取最大开采量;另一个是保持天然径流的10%排泄入海时,求取最优开采量.该研究成果可为解决我国沿海城市地下水资源开发与海水入侵的矛盾提供参考.

地下水管理模型中适宜单位脉冲量取值探讨

应用嵌入法和响应矩阵法构建了地下水优化管理模型,通过选取不同的单位脉冲量进行了优化管理结果的对比,得出特定水文地质条件下的适宜单位脉冲量值为100000m3/d。单位脉冲值的确定需要根据具体的水文地质条件和管理目标求出最佳值,由于嵌入法可以获得更多有关含水层系统的信息,因此计算结果更为准确。

防治土壤盐碱化地表水地下水联合管理模型

对防治土壤盐碱化的地表水地下水联合管理模型的一般结构进行了描述,重点介绍了国内防治土壤盐碱化的地表水地下水联合管理模型及其优化方法的研究现状,对代表性文献进行了评述。分析了联合管理模型中存在的不足,并就该研究领域的发展趋势提出了个人看法。